Nutri-Bio-Tutor: Tutor de Biodisponibilidade de Ferro

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1 Nutri-Bio-Tutor: Tutor de Biodisponibilidade de Ferro Vera Maria B. Werneck 1 ; Neide dos Santos 1 ; Patrícia de Simone Gonçalves 1 ; Eliane de Abreu Soares 2 ; Emilson Souza Portella 2 ; Haydée Serrão Lanzilotti 2 ; Sônia da Silva Ávila 2 UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro 1 IME - Instituto de Matemática e Estatística, Rio de Janeiro, Brasil 2 INU Instituto de Nutrição, Rio de Janeiro, Brasil Resumo - Nutri-Bio-Tutor, um Tutor para Biodisponibilidade de Ferro, foi desenvolvido no contexto do projeto Nutri-Fuzzy-ORIXÁS que tem como objetivo estudar, adquirir e administrar conhecimento sobre a Biodisponibilidade de Nutrientes. Este artigo descreve o Nutri-Bio-Tutor e seu processo de desenvolvimento principalmente sua estratégia de modelagem do conhecimento e processo de avaliação. Palavras-chave: Tutor hipermídia, Educação em Saúde, Nutrição, Ontologia. Abstract - Nutri-Bio-Tutor, an Iron Bioavailability Tutor, has been developed in the context of Nutri-Fuzzy- ORIXÁS project that aims to study, acquire and manage knowledge and create education tools in the nutrients bioavailability area. This paper describes the Nutri-Bio-Tutor and its development process specially the knowledge modeling and the evaluation process. Key-words: Hypermedia Tutor, Health Education, Nutrition, Ontology. Introdução NUTRI-FUZZY-ORIXÁS [1] é um projeto interdisciplinar abrangendo as áreas de Nutrição, Estatística e Ciência da Computação, motivação pelo fato de que vários fatores dietéticos que afetam a biodisponibilidade do ferro alimentar aumentam a dificuldade para predizer sua absorção em refeições [2]. Dentro deste contexto surgiu o projeto que, além de estudar e adquirir conhecimento sobre biodisponibilidade, desenvolve sistemas computacionais para auxiliar nutricionistas e profissionais na detecção de anemia ferropriva decorrentes de problemas nutricionais que causam as deficiências de ferro, das doenças no organismo e da prescrição dietética corretiva. O sistema é voltado para a educação de profissionais de Nutrição e de pacientes. Este artigo tem como objetivo apresentar o Nutri-Bio-Tutor e está organizado da seguinte forma: seção 2 descreve a metodologia utilizada na construção do Nutri-Bio-Tutor seção 3 a ontologia de Biodisponibilidade de Nutrientes e o Nutri-Bio-Tutor são descritos, pois são os resultados do desenvolvimento desse tutor; seção 4 apresenta as conclusões e os trabalhos futuros. Metodologia O desenvolvimento do Nutri-Bio-Tutor utilizou uma estratégia de prototipagem evolutiva tendo como atividades a aquisição de conhecimento, baseada no processo do Ambiente ORIXÁS [3], a modelagem do conhecimento baseada em ontologia de domínio e o projeto de desenvolvimento do tutor. A estratégia de aquisição de conhecimento no Ambiente ORIXÁS considera principalmente o caráter cíclico da aquisição, e a necessidade da aplicação de técnicas, com o objetivo de otimizar a coleta e o refinamento do conhecimento especializado. Assim pode ser assegurado que o conhecimento adquirido corresponde à realidade do domínio da aplicação. Desta maneira, tem-se o apoio às etapas da aquisição de conhecimento ao longo do processo de desenvolvimento, dando suporte ao planejamento da aquisição, a elicitação do conhecimento geral e específico, ao registro do conhecimento e à revisão do conhecimento adquirido [4]. Uma ontologia de domínio foi utilizada como abordagem de compartilhamento e reusabilidade do conhecimento e adotada como modelagem do conhecimento. A incorporação da representação através de ontologia foi motivada, principalmente, por ela ser uma especificação explícita de compartilhar conceitos e o modelo abstrato de pensamento [5]. As ontologias são teorias que especificam um vocabulário relativo a certo domínio, definindo entidades, classes, propriedades, predicados e funções e as relações entre estes componentes [6]. Elas, também, são descritas como coleções estruturadas de termos, precisamente descritos e inter-relacionados entre si, de acordo com o

2 entendimento de uma comunidade de especialistas no domínio. Com o uso de ontologias, é possível representar informações que refletem um entendimento semântico de diversas situações do mundo real. Um papel importante desempenhado pelas ontologias é a captura dos domínios de conhecimento para fornecer entendimento semântico que poderá ser utilizado e compartilhado por diversas comunidades e aplicações. A representação das situações do mundo real com toda a sua riqueza de detalhes não é uma tarefa simples. Na tentativa de simplificação, tem sido utilizado o conceito de representação de domínios, onde é representada uma parte do mundo, restringindo assim a diversidade de informações e, ao mesmo tempo, concentrando a definição detalhada em cada domínio, para permitir uma representação cada vez mais rica do mesmo. Cada ontologia irá agregar parte do domínio de conhecimento para uma área em particular e uma das principais motivações para sua construção é a possibilidade de compartilhar e reutilizar conhecimento. Resultados O conhecimento do Nutri-Bio-Tutor foi representado como uma ontologia de domínio, tendo por base a Teoria da Biodisponibilidade de Nutrientes, de onde foi extraído e organizado o vocabulário comum da área, o que auxilia no entendimento consensual entre nutricionistas e engenheiros de software, e permite a reutilização do conhecimento em outros sistemas que venham a tratar da biodisponibilidade de nutrientes. A Teoria da Biodisponibilidade de Nutrientes define os conceitos e suas interrelações, organizando de forma hierarquizada as características básicas de dieta biodisponível resultante do processo de trabalho do nutricionista. Para a definição de uma Teoria do Domínio da Biodisponibilidade de Nutrientes foi realizada uma reunião de BRADA [7], onde foram identificadas a princípio, questões de competência geral com base no objetivo da biodisponibilidade de nutrientes, que são consideradas importantes na resolução de problemas que englobam informações de diferentes níveis de abstração e que devem estar disponíveis em bases de dados para auxílio de nutricionistas. Um conjunto de conceitos foi então levantado a partir do conhecimento e do processo de trabalho dos nutricionistas, originando as diferentes subteorias que compõem a Teoria da Biodisponibilidade de Nutrientes. As seguintes questões foram identificadas: (i) O que caracteriza uma dieta biodisponível? (ii) O que é essencial para definir uma dieta biodisponível? (iii) Quais os fatores que influenciam nesta dieta? (iv) Qual o processo de trabalho do nutricionista para que tenha como resultado uma dieta biodisponível? (v) Qual a base do processo de trabalho do nutricionista? (vi) O que auxilia o processo de trabalho do nutricionista? A partir deste contexto, foram definidas sete subteorias que responderam a estas questões: Dieta Biodisponível que responde à questão i. e define os conceitos inerentes a uma dieta biodisponível; Composição de Alimentos que responde às questões ii. e v. e contém os conceitos referentes à composição de alimentos; Interação Nutricional que responde às questões ii. e v. e aborda os conceitos de como interagem os nutrientes e fatores antinutricionais; Técnicas Dietéticas que responde às questões ii e vi; Classificação dos Alimentos que responde à questão vi; Fatores Influentes que responde à questão iii. e descreve os conceitos que definem os fatores inerentes ao indivíduo, e Processo de Trabalho do Nutricionista que reponde à questão iv. e apresenta os conceitos envolvidos nas atividades desenvolvidas pelos nutricionistas. A descrição dessas subteorias encontra-se em detalhadas em [8]. A primeira versão do Nutri-Bio-Tutor foi construída com o conhecimento adquirido na ontologia de domínio. Essa versão foi construída com tecnologias Web (HTML 4.0 e Javascript), após a modelagem da interface e a definição do modelo de interação do tutor. foi realizada uma avaliação da qualidade com base na proposta de Avaliação de Qualidade de Aplicações Web [8]. Seis avaliadores ao todo participaram do processo de avaliação. Três no perfil de desenvolvedores e três no perfil de usuários. Nutri-Bio-Tutor foi avaliado pela utilização de dois tipos de questionários de avaliação do usuário e do desenvolvedor [9]. No primeiro constavam as opções relativas às características Usabilidade, Funcionalidade e Eficiência. No questionário do desenvolvedor as características relativas à Funcionalidade, Confiabilidade, Eficiência, Manutenibilidade, Portabilidade e Segurança. Alguns resultados interessantes foram encontrados como no critério Funcionalidade, onde foi atingida uma média baixa, ocasionada pela ausência de mecanismos de busca. O critério Eficiência atingiu a nota máxima que poderia ser atribuída, pois para os avaliadores o tutor atinge de forma satisfatória o seu objetivo, que é informar e educar, em seu sentido mais amplo, as pessoas sobre a biodisponibilidade de ferro. Na visão do desenvolvedor, o critério Confiabilidade recebeu avaliação regular devido às falhas encontradas na aplicação, como links que não levavam o usuário final ao lugar certo ou a informações incorretas. A média do critério Eficiência seguiu a mesma tendência da avaliação na visão do usuário, obtendo uma

3 média alta. O critério Manutenibilidade atingiu uma pontuação regular devido à falta de comentários no código [10]. Com base nessas avaliações, pôde-se definir um plano de desenvolvimento onde alguns requisitos de fácil construção foram incorporados. A nova versão iniciou-se com um levantamento bibliográfico do estado da arte em Tutores e Publicações Web, incluindo requisitos de qualidade, processo de avaliação e análise dos resultados. O modelo de aluno a ser adotado no Nutri- Bio-Tutor é o Modelo de Overlay (Superposição) onde o aluno é considerado no modelo de conhecimento um subconjunto do conhecimento do especialista. Como o conhecimento do aluno sempre é uma fração do conhecimento do especialista, pressupõe-se que possíveis erros do aluno são devidos apenas à ausência de informação no modelo do especialista. Devido a esta premissa comportamentos incorretos decorrentes de concepções incorretas por parte do aluno não são identificados. Assim na versão 2.0 foi incorporada uma interface adaptativa, que procura oferecer ao usuário, ambiente adequado às suas necessidades e características individuais. A adaptabilidade dos sistemas a seus diferentes usuarios requer a modelagem e construção de um modelo de usuário, capaz de armazenar os atributos necessários à formatação do ambiente. Este modelo é uma base de dados, especialmente estruturada para armazenar as características dos usuários, utilizadas para a adaptação. No nosso tutor, o primeiro passo para a construção deste modelo é um questionário sobre o grau de conhecimento do usuário sobre biodisponibilidade de ferro. O objetivo é que o usuário (aluno), após ter sido avaliado pelo questionário não precise navegar e estudar todas as páginas do tutor, tendo acesso àquelas cujo conteúdo ele ainda não conhece ou possui conhecimento suficiente, economizando tempo, sendo mais objetivo e mais ajustado às suas necessidades. Na versão atual, a adaptabilidade é ainda bastante simples e oferece uma recomendação das páginas a serem lidas, feitas pelo tutor. O questionário consiste em duas partes. A primeira parte foi desenvolvida para se conhecer o perfil de usuários, de forma que o Nutri-Bio- Tutor procure se adequar a cada tipo de usuário. A segunda parte é a análise do nível de conhecimento da pessoa. Para isso, foram desenvolvidas dez perguntas de múltipla escolha, pertinentes a alguns temas que são tratados no tutor. Algumas páginas são sempre apresentadas principalmente por serem de informação geral ou por serem mais uma curiosidade. Nutri-Bio-Tutor disponibiliza conhecimento adquirido ao longo do projeto Nutri-Fuzzy-Orixás sobre a biodisponibilidade de ferro, abordando temas como as diversas formas de anemia, focando, principalmente na anemia ferropriva. A abordagem de cada um dos temas se dá de duas formas, dependendo do tipo de usuário. Uma abordagem é voltada para Leigos no assunto, com uma linguagem mais coloquial e a outra é dirigida para Especialistas (Nutricionistas e especialistas em saúde), com linguagem técnica da área. A escolha e o desenvolvimento das informações presentes no Nutri-Bio-Tutor, como a validação, é realizada em cooperação com a equipe de professores do Instituto de Nutrição. Na primeira interação do usuário com o Nutri-Bio-Tutor, ele irá responder ao questionário de análise de conhecimento (Figura 1). O questionário completo encontra-se detalhado em Gonçalves [11]. Figura 1 Questionário de análise de nível de conhecimento do Nutri-Bio-Tutor Respondido o questionário, o aluno é direcionado às páginas de informação relacionadas com as respostas ele errou, de modo que ao final de uma leitura atenciosa, ele tenha tido a oportunidade de adquirir conhecimento sobre o tema e assim, em um próximo acesso, não necessite estudar novamente este conteúdo. Além disso, todas as informações contidas no questionário são salvas em um banco de dados para posterior análise do perfil de usuários. A seguir, são apresentadas algumas páginas Web pertencentes ao Nutri-Bio- Tutor. O Mapa do Site (Figura 2) é de suma importância, pois é a partir dele que o usuário, que estiver visitando o tutor pela primeira vez, encontrará as informações apresentadas pela ferramenta e seu nível hierárquico. Além de servir como mecanismo de orientação da navegação, o novo usuário pode verificar se o tutor oferece atende as informações que deseja adquirir. Na Figura 3 pode-se visualizar uma das páginas do Nutri-Bio-Tutor relacionada à Anemia Ferropriva. Nesta página encontra-se uma definição para cada tipo de anemia, as causas da anemia ferropriva e um link para a página de ocorrência deste tipo de anemia no Brasil e em

4 todo mundo. Outros temas também são tratados: sintomas da anemia ferropriva, diagnóstico, educação alimentar, incentivo ao aleitamento materno, população de risco, técnicas dietéticas, avaliação nutricional, etc. Figura 2 Mapa do Nutri-Bio-Tutor Discussão e Conclusões Este trabalho apresentou Nutri-Bio-Tutor, um tutor web para biodisponibilidade de ferro e descreveu seu processo de desenvolvimento. No futuro, o tutor terá um mecanismo de avaliação e um sistema especialista para auxiliar no Diagnóstico das Dietas utilizadas e na Prescrição de uma Dieta com ênfase na disponibilidade do ferro. Alguns trabalhos paralelos já estão em desenvolvimento como uma Arquitetura de Agentes para Tutores Inteligentes, a construção do Nutri-Expert, Sistema Especialista para diagnosticar e tratar a anemia ferropriva e estudos para garantir uma qualidade nutricional para grupos populacionais específicos e delinear esta população. Figura 3 Tela de Anemia Ferropriva do Nutri-Bio-Tutor Referências 1. Werneck, V.M.B. et al., Projeto Nutri-Fuzzy- ORIXÁS: Bio-Disponibilidade De Nutrientes Sob A Ótica dos Sistemas Baseados em Conhecimento Orixás e Sistemas Lógicos Fuzzy, Projeto Interdisciplinar de Pesquisa, submetido a Faperj, Reddy, Manju B., Hurrell, Richard F., Cook, James D., Estimation of nonheme-iron bioavailability from meal composition, American Journal Clinical Nutrition, Bathesda, n 71, 1999, ( ). 3. Werneck, V.M.B. et al., ORIXÁS: Um Ambiente de Desenvolvimento de Sistemas Baseados em Conhecimento, XIV SBES - Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software, SBC, Outubro de 2000, ( ). 4. Schreiber, Get all; Knowledge Engineering and Management: The CommomKADS Methodology, Massachusetts Institute Technology, Gruniger, M. and Lee, J.; Ontology Applications and Design ; Communication of ACM; Vol. 45, Number 2, February 2002, FENSEL, D., Ontologies: Silver bullet for knowledge management and electronic commerce, Springer Verlag, Berlin, p. 7. Moreira, M.G. E Werneck, V.M.B., OXOSSI: A Knowledge Acquisition Tool for Knowledge Based System, Proceedings of Pacific Rim Knowledge Acquisition Workshop (PKAW), PRICA98, Singapore, November 1998, (64-73). 8. Oliveira, Alessandra Brito Fernandes de; Werneck, Vera M. B.; Uma Ontologia de Domínio da Biodisponibilidade de Nutrientes, Cadernos do Ime Série Informática, v. 15, p , GATTI, Maira Athanazio de Cerqueira; Werneck,, Vera M. B.;. Avaliação de Qualidade de Software WEB. In: IADIS Ibero- Americana WWW/Internet, 2005, LIsboa. Actas da Conferência ADIS Ibero-Americana WWW/Internet LIsboa : IADIS Press, p Moraes, Edson Andrade de; Werneck, Vera M. B.; Uma abordagem de Avaliação de Qualidade de Aplicações WEB. Cadernos do Ime Série Informática, v. 14, p , Gonçalves, Patrícia, Nutri-Bio-Tutor:Um Tutor para Biodisponibilidade de Ferro, Projeto final de Curso de Graduação Informática e Tecnologia da Informação do DICC/UERJ, setembro 2007.

5 Agradecimentos Os autores agradecem à FAPERJ e UERJ pelos auxílios financeiros que foram importantes no desenvolvimento deste trabalho. Contato Vera Maria Benjamim Werneck UERJ-Universidade do Estado do Rio de Janeiro Rua São Francisco Xavier 524, 6o Andar,Bloco B Maracanã, Rio de Janeiro - Brasil Cel

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